DE112007000160B4 - Composition comprising a polythiophene-based conductive polymer and use of the composition as a conductive polymer membrane coated on a substrate - Google Patents
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Abstract
Zusammensetzung mit einem leitfähigen Polymer auf der Basis von Polythiophen, umfassend: (i) 20 bis 70 Gew.% einer wässrigen Lösung eines leitfähigen Polymers auf der Basis von Polythiophen, umfassend SO3 –-Gruppen, wobei der Feststoffgehalt der wässrigen Lösung im Bereich von 1,0 bis 1,5 Gew.% liegt, (ii) 10 bis 75 Gew.% eines organischen Lösungsmittels auf der Basis eines Alkohols, (iii) 1 bis 10 Gew.% eines organischen Lösungsmittels auf der Basis eines Amids, und (iv) 1 bis 10 Gew.% eines Melaminharzes.A composition with a conductive polymer based on polythiophene, comprising: (i) 20 to 70% by weight of an aqueous solution of a conductive polymer based on polythiophene, comprising SO3 - groups, the solids content of the aqueous solution in the range of 1 , 0 to 1.5% by weight, (ii) 10 to 75% by weight of an organic solvent based on an alcohol, (iii) 1 to 10% by weight of an organic solvent based on an amide, and (iv ) 1 to 10% by weight of a melamine resin.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zusammensetzung mit einem leitfähigen Polymer auf der Basis von Polythiophen. Genauer gesagt, die Erfindung betrifft eine Zusammensetzung mit einem leitfähigen Polymer auf der Basis von Polythiophen mit einer hervorragenden Leitfähigkeit, Lichtdurchlässigkeit und Wasserbeständigkeit. Die Erfindung betrifft ebenfalls die Verwendung der Zusammensetzung als leitfähige Polymermembran, die auf ein Substrat beschichtet ist.The present invention relates to a composition comprising a conductive polymer based on polythiophene. More specifically, the invention relates to a polythiophene-based conductive polymer composition having excellent conductivity, light transmittance and water resistance. The invention also relates to the use of the composition as a conductive polymer membrane coated on a substrate.
Stand der TechnikState of the art
Polyanilin (PAN), Polypyrrol (PPy) und Polythiophen (PT) werden häufig als leitfähige Polymere verwendet. Diese Polymere wurden ausführlich untersucht, da sie leicht durch Polymerisation hergestellt werden können, eine hervorragende Leitfähigkeit haben und thermisch beständig sowie beständig gegenüber Oxidation sind.Polyaniline (PAN), polypyrrole (PPy) and polythiophene (PT) are often used as conductive polymers. These polymers have been extensively studied because they are easy to prepare by polymerization, have excellent conductivity and are thermally stable and resistant to oxidation.
Aufgrund der elektrischen Eigenschaften dieser leitfähigen Polymere wurde deren Verwendung als Elektroden für Akkumulatoren, Materialien zum Abschirmen von elektromagnetischer Strahlung, flexible Elektroden, Materialien zum Verhindern einer statischen Aufladung, Beschichtungsmaterialien zum Verhindern einer Korrosion usw. vorgeschlagen. Die bekannten Polymere sind jedoch nicht leicht zu verarbeiten und haben eine schlechte thermische Beständigkeit, Wetterechtheit (bzw. Witterungsbeständigkeit) und Wasserbeständigkeit, und sie sind teuer, so dass sich ihre Verwendung in der Praxis bisher nicht durchgesetzt hat. Das Interesse an diesen leitfähigen Polymeren ist jedoch im Hinblick auf die verschärften Richtlinien zum Schutz vor elektromagnetischer Strahlung erst kürzlich gestiegen, da sie insbesondere als Beschichtungsmaterialien zum Abschirmen von elektromagnetischer Strahlung sowie als Beschichtungsmaterialien, die eine Staubablagerung und eine statische Aufladung verhindern, verwendet werden können.Because of the electrical properties of these conductive polymers, their use as electrodes for accumulators, electromagnetic radiation shielding materials, flexible electrodes, static charge prevention materials, corrosion preventive coating materials, etc. has been proposed. However, the known polymers are not easy to process and have poor thermal resistance, weather fastness and water resistance, and are expensive, so that their use in practice has not been successful. However, the interest in these conductive polymers has recently increased in view of the tightened guidelines for protection against electromagnetic radiation, since they can be used especially as coating materials for shielding electromagnetic radiation as well as coating materials which prevent dust deposition and static charge.
Seitdem kürzlich Polyethylendioxythiophen (PEDT), d. h. ein leitfähiges Polymer auf der Basis von Polythiophen, in den Veröffentlichungen
Bei der Herstellung von gewöhnlichem Polyethylendioxythiophen wird ein Salz einer polymeren Säure, wie z. B. Polystyrolsulfonat, als Dotierungsmittel verwendet, um die Leitfähigkeit zu erhöhen, und zu diesem Zweck wird eine Beschichtungslösung, die in Form einer wässrigen Dispersion vorliegen kann, hergestellt. Eine solche Beschichtungslösung ist sehr gut mit alkoholischen Lösungsmitteln mischbar und lässt sich hervorragend verarbeiten, so dass sie zur Herstellung verschiedenster Beschichtungen für eine Braunsche Röhre oder für die Oberfläche eines Kunststofffilms verwendet werden kann.In the preparation of ordinary polyethylene dioxythiophene, a salt of a polymeric acid, such as e.g. As polystyrene sulfonate, used as a dopant to increase the conductivity, and for this purpose, a coating solution, which may be in the form of an aqueous dispersion prepared. Such a coating solution is very miscible with alcoholic solvents and can be excellently processed so that it can be used to produce a wide variety of coatings for a Braun tube or for the surface of a plastic film.
Ein typisches Beispiel für ein Polyethylendioxythiophen ist Baytron® P (V4, 500 grade) der Bayer Company. Das leitfähige Polyethylendioxythiophenpolymer muss jedoch durch Beschichten mit einer Zusammensetzung mit einer geringen Konzentration an Polyethylendioxythiophen hergestellt werden, so dass eine Lichtdurchlässigkeit von mehr als 95% erreicht wird. Deshalb kann unter Anwendung eines herkömmlichen Verfahrens eine Leitfähigkeit von weniger als 1 kΩ/m2 nur schwer erreicht werden. Wenn ein nicht leitfähiges Siliciumoxidsol, hergestellt aus dem Alkoxysilan [RSi(OR1)3], worin R eine Methyl-, Ethyl-, Propyl- oder Isopropylgruppe ist, und R1 ist eine Methyl- oder Ethylgruppe, zugegeben wird, um die Hafteigenschaften einer Membran zu erhöhen, wird jedoch die Leitfähigkeit verringert, wodurch es schwierig werden kann, eine Membran mit einer hohen Leitfähigkeit von weniger als 1 kΩ/m2 zu erhalten. Deshalb wurde das Polymer bisher nur als Beschichtungsmaterial zum Verhindern einer statischen Aufladung, das nur eine relativ geringe Leitfähigkeit aufweisen muss, verwendet. Baytron® P der Bayer Company ist eine wässrige Dispersion und wird aufgrund der intramolekularen SO3 –-Gruppen selbst nach der Herstellung einer Polymermembran von Wasser angegriffen. Deshalb verändern sich die elektrischen Eigenschaften einer Polymermembran, die unter Verwendung von Baytron® P hergestellt wurde, im Laufe der Zeit deutlich, oder wenn die Membran einer Umgebung mit einer hohen Feuchtigkeit ausgesetzt wird, so dass sich eine solche Membran bisher in der Praxis nicht durchsetzen konnte.A typical example of a polyethylenedioxythiophene is Baytron ® P (V4, 500 grade) from Bayer Company. However, the conductive polyethylene dioxythiophene polymer must be prepared by coating with a composition having a low concentration of polyethylene dioxythiophene, so that a light transmittance of more than 95% is achieved. Therefore, using a conventional method, a conductivity of less than 1 kΩ / m 2 is difficult to achieve. When a non-conductive silica sol prepared from the alkoxysilane [RSi (OR 1 ) 3 ] wherein R is a methyl, ethyl, propyl or isopropyl group and R 1 is a methyl or ethyl group is added to the adhesive properties However, to increase a membrane, the conductivity is reduced, which may make it difficult to obtain a membrane having a high conductivity of less than 1 kΩ / m 2 . Therefore, the polymer has hitherto been used only as a coating material for preventing static electricity, which need only have a relatively low conductivity. Baytron ® P from Bayer Company is an aqueous dispersion, and is due to the intramolecular SO 3 - attacked even after the production of a polymer membrane of water groups. Therefore, the electrical properties of a polymer membrane, which was prepared using Baytron ® P change significantly over time, or if the membrane to an environment exposed to a high humidity, so that such a membrane is not yet proven in practice could.
Die
Die zuvor genannten Veröffentlichungen beschreiben Zusammensetzungen, die sich durch eine hohe Lichtdurchlässigkeit, gute Hafteigenschaften und eine gute Haltbarkeit, sowie durch einen elektrischen Oberflächenwiderstand von weniger als 1 kΩ/m2 auszeichnen; die elektrischen Eigenschaften der bekannten leitfähigen Polymermembranen verändern sich jedoch im Laufe der Zeit deutlich, insbesondere unter dem Einfluss von hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit, so dass sich die bekannten Zusammensetzungen bisher in der Praxis nicht durchsetzen konnten. Aufgrund der zuvor beschrieben Nachteile war es bisher fast unmöglich, eine sehr gute Wasserbeständigkeit, gute Hafteigenschaften und eine gute Haltbarkeit, sowie einen Oberflächenwiderstand von weniger als 1 kΩ/m2 zu erreichen, was die Voraussetzungen zum Erfüllen der Richtlinien zum Schutz vor elektromagnetischer Strahlung (TCO-Standard) sind, obwohl eine Lichtdurchlässigkeit von mehr als 95% erreicht werden konnte. Es war ebenfalls nicht möglich, die leitfähigen Membranen als Filme für einen Personal Digital Assistenten (PDA), ein Touch Panel oder anorganische EL-Elektroden und transparente Elektrodenfilme zu verwenden.The abovementioned publications describe compositions which are characterized by high light transmission, good adhesive properties and good durability, as well as by a surface electrical resistance of less than 1 kΩ / m 2 ; However, the electrical properties of the known conductive polymer membranes change significantly over time, especially under the influence of high temperature and high humidity, so that the known compositions could not prevail in practice so far. Due to the disadvantages described above, it has hitherto been almost impossible to achieve very good water resistance, good adhesion properties and good durability, as well as a surface resistance of less than 1 kΩ / m 2 , which meets the requirements for meeting the guidelines for protection against electromagnetic radiation (US Pat. TCO standard), although a light transmittance of more than 95% could be achieved. It has also not been possible to use the conductive membranes as films for a personal digital assistant (PDA), a touch panel or inorganic EL electrodes and transparent electrode films.
Die
Die
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung führten umfangreiche Untersuchungen mit dem Ziel durch, ein leitfähiges Polymer auf der Basis von Polythiophen mit einer guten Leitfähigkeit sowie anderen guten Eigenschaften, wie z. B. einer guten Lichtdurchlässigkeit, Wasserbeständigkeit und Haltbarkeit, zu entwickeln. Die vorliegende Erfindung beruht auf der Entdeckung, dass sich eine Polymerzusammensetzung, umfassend eine wässrige Lösung eines leitfähigen Polymers auf der Basis von Polythiophen, ein organisches Lösungsmittel auf der Basis eines Alkohols, ein organisches Lösungsmittel auf der Basis eines Amids oder ein aprotisches, sehr dipolares Lösungsmittel, ein Melaminharz sowie ein Bindemittel, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einem Polyester, einem Polyurethan und einem Alkoxysilan, sowohl durch eine gute Leitfähigkeit als auch durch eine gute Lichtdurchlässigkeit sowie durch andere gute Eigenschaften, wie z. B. eine gute Wasserbeständigkeit, gute Hafteigenschaften, eine gute Haltbarkeit, eine gute Membranhomogenität und eine gute Flüssigkeitsstabilität, auszeichnet, ohne dass der herkömmliche Stabilisator verwendet werden muss. Der Grund dafür ist der, dass das organische Lösungsmittel auf der Basis eines Amids oder das aprotische, sehr dipolare Lösungsmittel den Polymeranteil der wässrigen Lösung des leitfähigen Polymers auf der Basis von Polythiophen löst, wodurch sowohl die Verbindung bzw. der Kontakt zwischen den leitfähigen Polymeren bzw. Polymerteilchen auf der Basis von Polythiophen als auch die Dispergiereigenschaften verbessert werden, und dass die NH+-Gruppe des Melaminharzes die SO3 –-Gruppe in der wässrigen Lösung des leitfähigen Polymers auf der Basis von Polythiophen (Baytron® P) bindet, wodurch verhindert wird, dass die SO3 –-Gruppe Wasser bindet, so dass eine leitfähige Membran mit einer verbesserten Wasserbeständigkeit und Beständigkeit der elektrischen Eigenschaften über einen langen Zeitraum hinweg, sowie einer verbesserten Haftung zwischen dem Bindemittel und einem transparenten Substrat und einer verbesserten Haltbarkeit erhalten werden kann.The inventors of the present invention have made extensive researches with the aim to develop a conductive polymer based on polythiophene having a good conductivity and other good properties such as polythiophene. B. a good light transmission, water resistance and durability to develop. The present invention is based on the discovery that a polymer composition comprising an aqueous solution of a polythiophene-based conductive polymer, an alcohol-based organic solvent, an amide-based organic solvent or an aprotic, very dipolar solvent , a melamine resin and a binder selected from the group consisting of a polyester, a polyurethane and an alkoxysilane, both by good conductivity and by good light transmission and by other good properties, such as. As a good water resistance, good adhesion properties, good durability, good membrane homogeneity and a good liquid stability, distinguishes, without the conventional stabilizer must be used. The reason for this is that the amide-based organic solvent or the aprotic, very dipolar solvent dissolves the polymer portion of the aqueous solution of the polythiophene-based conductive polymer, thereby reducing both the junction and the contact between the conductive polymers and the polymer . polymer to be improved on the basis of polythiophene and the dispersion properties, and that the NH + group of the melamine resin, the SO 3 - group in the aqueous solution of the conductive polymer on the basis of polythiophene (Baytron ® P) binds, thereby preventing will make the SO 3 - group bond with water, so that a conductive membrane having improved water resistance and electrical property resistance over a long period of time, as well as improved adhesion between the binder and a transparent substrate and improved durability can be obtained ,
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Zusammensetzung mit einem leitfähigen Polymer auf der Basis von Polythiophen, die sich durch eine verbesserte Leitfähigkeit und Lichtdurchlässigkeit sowie durch andere verbesserte Eigenschaften, wie z. B. eine verbesserte Wasserbeständigkeit, verbesserte Hafteigenschaften, eine verbesserte Haltbarkeit, eine verbesserte Membranhomogenität und eine verbesserte Flüssigkeitsstabilität, auszeichnet, bereit zu stellen.The object of the present invention is to provide a composition with a conductive polymer based on polythiophene, which is characterized by improved conductivity and light transmission and by other improved properties, such as. B. improved water resistance, improved adhesive properties, improved durability, improved membrane homogeneity and improved fluid stability, features to provide.
Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird mit einer Zusammensetzung mit einem leitfähigen Polymer auf der Basis von Polythiophen gelöst, umfassend:
- (i) 20 bis 70 Gew.% einer wässrigen Lösung eines leitfähigen Polymers auf der Basis von Polythiophen, umfassend SO3 –-Gruppen, wobei der Feststoffgehalt der wässrigen Lösung im Bereich von 1,0 bis 1,5 Gew.% liegt,
- (ii) 10 bis 75 Gew.% eines organischen Lösungsmittels auf der Basis eines Alkohols,
- (iii) 1 bis 10 Gew.% eines organischen Lösungsmittels auf der Basis eines Amids, und
- (iv) 1 bis 10 Gew.% eines Melaminharzes.
- (i) 20 to 70% by weight of an aqueous solution of a polythiophene-based conductive polymer comprising SO 3 - groups, the solids content of the aqueous solution being in the range of 1.0 to 1.5% by weight,
- (ii) 10 to 75% by weight of an organic solvent based on an alcohol,
- (Iii) 1 to 10 wt.% Of an organic solvent based on an amide, and
- (iv) 1 to 10% by weight of a melamine resin.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird ebenfalls mit einer Zusammensetzung mit einem leitfähigen Polymer auf der Basis von Polythiophen gelöst, umfassend:
- (i) 20 bis 70 Gew.% einer wässrigen Lösung eines leitfähigen Polymers auf der Basis von Polythiophen, umfassend SO3 –-Gruppen, wobei der Feststoffgehalt der wässrigen Lösung im Bereich von 1,0 bis 1,5 Gew.% liegt,
- (ii) 5 bis 68 Gew.% eines organischen Lösungsmittels auf der Basis eines Alkohols,
- (iii) 1 bis 10 Gew.% eines aprotischen, sehr dipolaren Lösungsmittels, und
- (iv) 1 bis 10 Gew.% eines Melaminharzes.
- (i) 20 to 70% by weight of an aqueous solution of a polythiophene-based conductive polymer comprising SO 3 - groups, the solids content of the aqueous solution being in the range of 1.0 to 1.5% by weight,
- (ii) 5 to 68% by weight of an organic solvent based on an alcohol,
- (iii) 1 to 10% by weight of an aprotic, very dipolar solvent, and
- (iv) 1 to 10% by weight of a melamine resin.
Die vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls die Verwendung der erfindungsgemäßen Zusammensetzung als leitfähige Polymermembran, die auf ein Substrat beschichtet ist.The present invention also relates to the use of the composition of the invention as a conductive polymer membrane coated on a substrate.
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.Preferred embodiments of the present invention are indicated in the dependent claims.
BeispieleExamples
Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden anhand von Beispielen genauer beschrieben.The present invention will be described below in greater detail by way of examples.
Beispiele 1 bis 3 und Vergleichsbeispiele 1 bis 6: organisches Lösungsmittel auf der Basis eines AmidsExamples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 6: organic solvent based on an amide
Die verwendeten Bestandteile und die verwendeten Mengen sind in der Tabelle 1 angegeben. Die wässrige Lösung des leitfähigen Polymers PEDT wurde intensiv gerührt, und dann wurden ein alkoholisches Lösungsmittel, ein organisches Lösungsmittel auf der Basis eines Amids, ein Melaminharz, ein Bindemittel, ein Stabilisator und ein Gleitmittel (slip) und ein Mittel zum Verringern der Viskosität in der angegebenen Reihenfolge in Zeitabständen von etwa 7 Minuten zugegeben. Das Gemisch wurde etwa 4 Stunden lang gerührt, bis es homogen war, wobei eine flüssige Zusammensetzung erhalten wurde.The ingredients used and the amounts used are given in Table 1. The aqueous solution of the conductive polymer PEDT was stirred vigorously, and then an alcoholic solvent, an amide-based organic solvent, a melamine resin, a binder, a stabilizer and a slip agent, and a viscosity-reducing agent were added in the order given at intervals of about 7 minutes. The mixture was stirred for about 4 hours until homogeneous, yielding a liquid composition.
Die erhaltene flüssige Zusammensetzung wurde auf einem transparenten Substrat aufgebracht und etwa 5 Minuten lang in einem Ofen (125°C) getrocknet, wobei eine Polythiophen-Polymermembran erhalten wurde. Die Dicke der getrockneten Membran betrug weniger als 5 μm. Die Eigenschaften der auf diese Weise hergestellten Polythiophen-Polymermembran wurden wie im Folgenden beschrieben gemessen, und die Ergebnisse sind in der Tabelle 2 angegeben. [Tabelle 1] 
Bewertung der EigenschaftenEvaluation of the properties
- (1) Die Leitfähigkeit wurde durch Messen des Oberflächenwiderstandes unter Verwendung eines Ohm-Meters (Mitsubishi Chemical, Loresta EP MCP-T360®) gemessen.(1) The conductivity was determined by measuring the surface resistivity by using an ohm meter (Mitsubishi Chemical, Loresta EP MCP-T360 ®) measured.
- (2) Die Lichtdurchlässigkeit wurde bei 550 nm bestimmt. Die Lichtdurchlässigkeit des beschichteten Substrats wurde als relativer Wert bestimmt, wobei die Lichtdurchlässigkeit des transparenten Substrats (Minolta, CM-3500d®) als 100% definiert wurde.(2) The light transmittance was determined at 550 nm. The light transmittance of the coated substrate was determined as a relative value, wherein the light transmittance of the transparent substrate (Minolta, CM-3500d ®) was defined as 100%.
- (3) Die Hafteigenschaften wurden bestimmt, indem die Veränderung des Oberflächenwiderstandes nach zehnmaligem Aufbringen eines Klebebandes mit einem Klebebandtestgerät (taping tester) gemessen wurde (das Klebeband war von Nitto bezogen worden).(3) The adhesive properties were determined by measuring the change in surface resistance after ten times applying an adhesive tape with a taping tester (the adhesive tape was obtained from Nitto).
<Veränderung des Widerstandes><Change of resistance>
- ➀ weniger als 50 Ω/m2: gut➀ less than 50 Ω / m 2 : good
- ➁ 50 bis 100 Ω/m2: mittelmäßig➁ 50 to 100 Ω / m 2 : mediocre
- ➂ mehr als 100 Ω/m2: schlecht➂ more than 100 Ω / m 2 : bad
- (4) Die Wasserbeständigkeit wurde bestimmt, indem die Veränderung des Oberflächenwiderstandes nach einer Lagerung bei konstanter Temperatur und Feuchtigkeit (60°C, 90%, 10 Tage) gemessen wurde. (4) The water resistance was determined by measuring the change in surface resistance after storage at constant temperature and humidity (60 ° C, 90%, 10 days).
<Veränderung des Widerstandes><Change of resistance>
- ➀ weniger als 50 Ω/m2: gut➀ less than 50 Ω / m 2 : good
- ➁ 50 bis 100 Ω/m2: mittelmäßig➁ 50 to 100 Ω / m 2 : mediocre
- ➂ mehr als 100 Ω/m2: schlecht➂ more than 100 Ω / m 2 : bad
- (5) Die Flüssigkeitsstabilität wurde bestimmt, indem untersucht wurde, ob sich nach einer einwöchigen Lagerung bei Raumtemperatur Aggregate gebildet hatten. (5) The liquid stability was determined by examining whether aggregates had formed after one-week storage at room temperature.
[Tabelle 2]
Die Ergebnisse in der Tabelle 2 zeigen, dass sich die Zusammensetzungen der Beispiele 1 bis 3, die erfindungsgemäß ein Melaminharz enthielten, durch eine verbesserte Leitfähigkeit und Lichtdurchlässigkeit sowie durch verbesserte Hafteigenschaften, eine verbesserte Membranhomogenität, eine verbesserte Flüssigkeitsstabilität und insbesondere eine verbesserte Wasserbeständigkeit auszeichneten, verglichen mit den Zusammensetzungen der Vergleichsbeispiele 1 bis 6, die einen Stabilisator enthielten, jedoch kein Melaminharz.The results in Table 2 show that the compositions of Examples 1 to 3 which contained a melamine resin according to the invention were compared by improved conductivity and light transmission as well as improved adhesive properties, improved membrane homogeneity, improved fluid stability and in particular improved water resistance with the compositions of Comparative Examples 1 to 6, which contained a stabilizer, but no melamine resin.
Beispiele 4 bis 8 und Vergleichsbeispiele 7 bis 9: organisches Lösungsmittel auf der Basis eines AmidsExamples 4 to 8 and Comparative Examples 7 to 9: organic solvent based on an amide
Unter Verwendung der in der Tabelle 3 angegebenen Bestandteile wurde eine flüssige Zusammensetzung auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 beschrieben hergestellt.Using the ingredients shown in Table 3, a liquid composition was prepared in the same manner as described in Example 1.
Die erhaltene flüssige Zusammensetzung wurde auf einem transparenten Substrat aufgebracht und etwa 5 Minuten lang in einem Ofen (125°C) getrocknet, wobei eine Polythiophen-Polymermembran erhalten wurde. Die Dicke der getrockneten Membran betrug weniger als 5 μm. Die Eigenschaften der auf diese Weise hergestellten Polythiophen-Polymermembran wurden wie zuvor beschrieben gemessen, und die Ergebnisse sind in der Tabelle 4 angegeben. [Tabelle 3] 
Die Ergebnisse in der Tabelle 4 zeigen, dass sich die Zusammensetzungen der Beispiele 4 bis 8 durch eine verbesserte Leitfähigkeit und Lichtdurchlässigkeit sowie durch verbesserte Hafteigenschaften, eine verbesserte Membranhomogenität, eine verbesserte Flüssigkeitsstabilität und insbesondere eine verbesserte Wasserbeständigkeit auszeichneten, verglichen mit der Zusammensetzung des Vergleichsbeispiels 7, die kein Melaminharz und kein Bindemittel enthielt, und verglichen mit den Zusammensetzungen der Vergleichsbeispiele 8 und 9, die kein Melaminharz enthielten. The results in Table 4 show that the compositions of Examples 4-8 were characterized by improved conductivity and translucency as well as improved adhesive properties, membrane homogeneity, fluid stability, and especially improved water resistance, compared to the composition of Comparative Example 7, which contained no melamine resin and no binder and compared with the compositions of Comparative Examples 8 and 9 which did not contain melamine resin.
Beispiele 9 bis 12 und Vergleichsbeispiele 10 bis 12: aprotisches, sehr dipolares LösungsmittelExamples 9 to 12 and Comparative Examples 10 to 12: aprotic, very dipolar solvent
Unter Verwendung der in der Tabelle 5 angegebenen Bestandteile wurde eine flüssige Zusammensetzung auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 beschrieben hergestellt.Using the ingredients shown in Table 5, a liquid composition was prepared in the same manner as described in Example 1.
Die erhaltene flüssige Zusammensetzung wurde auf einem transparenten Substrat aufgebracht und etwa 5 Minuten lang in einem Ofen (125°C) getrocknet, wobei eine Polythiophen-Polymermembran erhalten wurde. Die Dicke der getrockneten Membran betrug weniger als 5 μm. Die Eigenschaften der auf diese Weise hergestellten Polythiophen-Polymermembran wurden wie zuvor beschrieben gemessen, und die Ergebnisse sind in der Tabelle 6 angegeben. [Tabelle 5] 
Die Ergebnisse in der Tabelle 6 zeigen, dass sich die Zusammensetzungen der Beispiele 9 bis 12 durch eine verbesserte Leitfähigkeit und Lichtdurchlässigkeit sowie durch verbesserte Hafteigenschaften, eine verbesserte Membranhomogenität, eine verbesserte Flüssigkeitsstabilität und insbesondere eine verbesserte Wasserbeständigkeit auszeichneten, verglichen mit den Zusammensetzungen der Vergleichsbeispiele 10 und 11, die kein Melaminharz und kein Bindemittel enthielten, und verglichen mit der Zusammensetzung des Vergleichsbeispiels 12, die kein Melaminharz enthielt.The results in Table 6 show that the compositions of Examples 9-12 were characterized by improved conductivity and translucency as well as improved adhesive properties, membrane homogeneity, fluid stability, and especially improved water resistance compared to the compositions of Comparative Examples 10 and 10 11 containing no melamine resin and no binder and compared with the composition of Comparative Example 12 which did not contain melamine resin.
Genaue Beschreibung der ErfindungDetailed description of the invention
Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden genau beschrieben.The present invention will be described in detail below.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zusammensetzung mit einem leitfähigen Polymer auf der Basis von Polythiophen, umfassend eine wässrige Lösung eines leitfähigen Polymers auf der Basis von Polythiophen, ein organisches Lösungsmittel auf der Basis eines Alkohols, ein organisches Lösungsmittel auf der Basis eines Amids oder ein aprotisches, sehr dipolares Lösungsmittel, und ein Melaminharz. Die Zusammensetzung enthält bevorzugt ein Bindemittel, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einem Polyester, einem Polyurethan und einem Alkoxysilan.The present invention relates to a polythiophene-based conductive polymer composition comprising an aqueous solution of a polythiophene-based conductive polymer, an alcohol-based organic solvent, an amide-based organic solvent or an aprotic, very dipolar solvent, and a melamine resin. The composition preferably contains a binder selected from the group consisting of a polyester, a polyurethane and an alkoxysilane.
Genauer gesagt, die vorliegende Erfindung betrifft eine Zusammensetzung mit einem leitfähigen Polymer auf der Basis von Polythiophen, umfassend:
ein organisches Lösungsmittel auf der Basis eines Amids oder ein aprotisches, sehr dipolares Lösungsmittel, das den Polymeranteil in der wässrigen Lösung des leitfähigen Polymers auf der Basis von Polythiophen teilweise löst, wodurch sowohl die Verbindung bzw. der Kontakt zwischen den leitfähigen Polymeren bzw. Polymerteilchen auf der Basis von Polythiophen als auch die Dispergiereigenschaften verbessert werden;
ein Melaminharz, dessen NH+-Gruppe die SO3 –-Gruppe in der wässrigen Lösung des leitfähigen Polymers auf der Basis von Polythiophen (Baytron® P) bindet, wodurch verhindert wird, dass die SO3 –-Gruppe Wasser bindet, so dass die Wasserbeständigkeit und die Beständigkeit der elektrischen Eigenschaften über einen langen Zeitraum hinweg verbessert werden; und
gegebenenfalls ein Bindemittel, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einem Polyester, einem Polyurethan und einem Alkoxysilan, das die Haftung mit dem transparenten Substrat verbessert und die Haltbarkeit der leitfähigen Membran verbessert.More specifically, the present invention relates to a polythiophene-based conductive polymer composition comprising:
an amide-based organic solvent or an aprotic, very dipolar solvent which partially dissolves the polymer portion in the aqueous solution of the polythiophene-based conductive polymer, thereby causing both the junction and the contact between the conductive polymers and polymer particles, respectively the basis of polythiophene as well as the dispersing properties are improved;
a melamine resin, the SO 3 NH + group whose - group in the aqueous solution of the conductive polymer on the basis of polythiophene (Baytron ® P) binds, thereby preventing that the SO 3 - group binds water so that the Water resistance and the resistance of the electrical properties can be improved over a long period of time; and
optionally a binder selected from the group consisting of a polyester, a polyurethane and an alkoxysilane, which improves adhesion with the transparent substrate and improves the durability of the conductive membrane.
Diese Lösung eines leitfähigen Polymers auf der Basis von Polythiophen verbessert die Leitfähigkeit und die Lichtdurchlässigkeit sowie andere Eigenschaften, wie z. B. die Wasserbeständigkeit, die Hafteigenschaften, die Haltbarkeit, die Membranhomogenität und die Flüssigkeitsstabilität, ohne dass der herkömmliche Stabilisator mit einer Sulfonsäuregruppe zum Verbinden der leitfähigen Polymere bzw. Polymerteilchen auf der Basis von Polythiophen verwendet wird.This solution of a polythiophene-based conductive polymer improves conductivity and translucency, as well as other properties, such as, e.g. Water resistance, adhesive properties, durability, membrane homogeneity, and liquid stability, without using the conventional sulfonic acid group stabilizer to compound the polythiophene-based conductive polymer or polymer particles.
Eine Membran oder Schicht mit einer Leitfähigkeit von weniger als 1 kΩ/m2, bevorzugt mit einer Leitfähigkeit im Bereich von 100 Ω/m2 bis 1 kΩ/m2, und einer Lichtdurchlässigkeit von 95%, bevorzugt mit einer Lichtdurchlässigkeit im Bereich von 95 bis 99%, sowie mit anderen guten Eigenschaften, wie z. B. einer guten Wasserbeständigkeit, guten Hafteigenschaften, einer guten Haltbarkeit, Membranhomogenität und Flüssigkeitsstabilität, kann erhalten werden, indem die erfindungsgemäße flüssige Zusammensetzung mit einem leitfähigen Polymer auf der Basis von Polythiophen auf einem transparenten Substrat, z. B. auf Glas oder auf einem Film aus einem synthetischen Harz, aufgebracht wird. Die Leitfähigkeit von weniger als 1 kΩ/m2 ist ein sehr hoher Wert, der die TCO (Tianstemanners Central Organization)-Richtlinien, die bei der Laborer Conference in Schweden beschlossen wurden, erfüllt, in denen die strengsten Kriterien bezüglich der Abschirmung von elektromagnetischer Strahlung festgelegt sind.A membrane or layer having a conductivity of less than 1 kΩ / m 2 , preferably having a conductivity in the range from 100 Ω / m 2 to 1 kΩ / m 2 , and a light transmittance of 95%, preferably with a light transmittance in the region of 95 to 99%, as well as with other good qualities, such as B. one good water resistance, good adhesive properties, good durability, membrane homogeneity and liquid stability, can be obtained by subjecting the liquid composition containing a polythiophene-based conductive polymer of the present invention to a transparent substrate, e.g. B. on glass or on a film of a synthetic resin. The conductivity of less than 1 kΩ / m 2 is a very high value that meets the TCO (Tianstemanners Central Organization) guidelines adopted at the Laborer Conference in Sweden, which set the strictest criteria for electromagnetic radiation shielding are fixed.
Im Folgenden wird jeder Bestandteil der Zusammensetzung mit einem leitfähigen Polymer auf der Basis von Polythiophen genau beschrieben.In the following, each component of the polythiophene-based conductive polymer composition will be described in detail.
Obwohl entsprechend der vorliegenden Erfindung jedes gewöhnlich verwendete leitfähige Polymer auf der Basis von Polythiophen verwendet werden kann, ist es erfindungsgemäß bevorzugt, dass Polyethylendioxythiophen (PEDT, insbesondere Baytron® P von Bayer) verwendet wird. PEDT wird mit Polystyrolsulfonat (PSS) als Stabilisator (Dotierungsmittel) dotiert und zeichnet sich durch eine hervorragende Löslichkeit in Wasser, eine hervorragende thermische Beständigkeit und eine hervorragende Wetterechtheit aus. Der Feststoffgehalt (PEDT und PSS) wird im Hinblick auf die Optimierung der Dispergiereigenschaft innerhalb eines Bereiches von 1,0 bis 1,5 Gew.% eingestellt. PEDT ist mit Wasser, einem Alkohol oder einem Lösungsmittel mit einer hohen Dielektrizitätskonstante sehr gut mischbar und kann in Form eines Beschichtungsmaterials, das solch ein Lösungsmittel zum Verdünnen enthält, leicht aufgebracht werden. Die aufgebrachte Membran zeichnet sich durch eine hervorragende Lichtdurchlässigkeit aus, verglichen mit der von anderen leitfähigen Polymeren, wie z. B. Polyanilin oder Polypyrrol.Although any conductive polymer usually used can be used on the basis of polythiophene according to the present invention, it is preferable in the invention that polyethylene dioxythiophene (PEDT, particularly Baytron ® P from Bayer) is used. PEDT is doped with polystyrene sulfonate (PSS) as a stabilizer (dopant) and is characterized by excellent solubility in water, excellent thermal resistance and excellent weather fastness. The solid content (PEDT and PSS) is set within a range of 1.0 to 1.5% by weight from the viewpoint of optimizing the dispersing property. PEDT is highly miscible with water, an alcohol or a solvent having a high dielectric constant, and can be easily applied in the form of a coating material containing such a solvent for dilution. The applied membrane is characterized by excellent light transmission, compared with that of other conductive polymers, such as. As polyaniline or polypyrrole.
Es wird eine wässrige Lösung eines leitfähigen Polymers auf der Basis von Polythiophen in einer Menge von 20 bis 70 Gew.% verwendet, bevorzugt in einer Menge von 26 bis 67 Gew.%. Wenn die Menge weniger als 20 Gew.% beträgt, kann eine hohe Leitfähigkeit von weniger als 1 kΩ/m2 nicht erhalten werden, auch wenn ein organisches Lösungsmittel auf der Basis eines Amids oder ein aprotisches, sehr dipolares Lösungsmittel (AHD-Lösungsmittel) in einer großen Menge verwendet wird. Wenn die Menge mehr als 70 Gew.% beträgt, kann die Lichtdurchlässigkeit auf weniger als 95% abfallen, insbesondere bei langen Wellenlängen (mehr als 550 nm), da die Menge an gefärbtem leitfähigen Polymer ansteigt.An aqueous solution of a polythiophene-based conductive polymer is used in an amount of 20 to 70% by weight, preferably in an amount of 26 to 67% by weight. When the amount is less than 20% by weight, a high conductivity of less than 1 kΩ / m 2 can not be obtained even if an amide-based organic solvent or an aprotic, very dipolar (AHD) solvent in a large amount is used. When the amount is more than 70% by weight, the light transmittance may fall to less than 95%, especially at long wavelengths (more than 550 nm) as the amount of colored conductive polymer increases.
Beispiele für die organischen Lösungsmittel auf der Basis eines Alkohols umfassen C1-C4 Alkohole, wie z. B. Methanol, Ethanol, Propanol, Isopropanol oder Butanol, die einzeln oder in Kombination miteinander verwendet werden können. Es ist bevorzugt, dass Methanol als hauptsächliches Lösungsmittel verwendet wird, so dass das leitfähige PEDT-Polymer besser dispergiert werden kann.Examples of the organic solvents based on an alcohol include C 1 -C 4 alcohols, such as. As methanol, ethanol, propanol, isopropanol or butanol, which can be used individually or in combination with each other. It is preferable that methanol is used as the main solvent, so that the conductive PEDT polymer can be better dispersed.
Der Alkohol wird in einer Menge von 10 bis 75 Gew.% verwendet, bevorzugt in einer Menge von 10 bis 71 Gew.% und besonders bevorzugt in einer Menge von 24 bis 70 Gew.%, wenn er in Kombination mit einem organischen Lösungsmittel auf der Basis eines Amids verwendet wird. Wenn die Menge weniger als 10 Gew.% beträgt, hat die aufgebrachte Membran keine guten Dispersionseigenschaften, obwohl eine hohe Leitfähigkeit erhalten werden kann. Wenn die Menge mehr als 75 Gew.% beträgt, kann die Leitfähigkeit abnehmen und es können sich leicht Aggregate bilden. Wenn der Alkohol in Kombination mit einem aprotischen, sehr dipolaren Lösungsmittel verwendet wird, wird der Alkohol in einer Menge von 5 bis 68 Gew.% verwendet, bevorzugt in einer Menge von 20 bis 62 Gew.%.The alcohol is used in an amount of from 10 to 75% by weight, preferably in an amount of from 10 to 71% by weight, and more preferably in an amount of from 24 to 70% by weight, when combined with an organic solvent on the Basis of an amide is used. When the amount is less than 10% by weight, the coated membrane does not have good dispersion properties, although high conductivity can be obtained. If the amount is more than 75% by weight, the conductivity may decrease and aggregates may easily form. When the alcohol is used in combination with an aprotic, very dipolar solvent, the alcohol is used in an amount of 5 to 68% by weight, preferably in an amount of 20 to 62% by weight.
Als organische Lösungsmittel auf der Basis eines Amids werden Formamid (FA), N-Methylformamid (NMFA), N,N-Dimethylformamid (DMF), Acetamid (AA), N-Methylacetamid (NMAA), N-Dimethylacetamid (DMA) oder N-Methylpyrrolidon (NMP) bevorzugt verwendet. Die organischen Lösungsmittel auf der Basis eines Amids enthalten die intramolekulare Amidgruppe [R1(CO)NR2R3] (worin R H, CH3 oder -CH2CH2CH2- ist). Obwohl die Leitfähigkeit des leitfähigen PEDT-Polymers erhöht werden kann, wenn nur ein einziges Lösungsmittel auf der Basis eines Amids verwendet wird, ist es bevorzugt, dass mehr als zwei organische Lösungsmittel auf der Basis eines Amids in Kombination miteinander verwendet werden, so dass ein Oberflächenwiderstand von weniger als 1 kΩ/m2 und eine Lichtdurchlässigkeit von mehr als 95% erhalten werden. Das Mischungsverhältnis der Lösungsmittel kann geeignet gewählt werden und beträgt bevorzugt 2:1.As organic solvents based on an amide are formamide (FA), N-methylformamide (NMFA), N, N-dimethylformamide (DMF), acetamide (AA), N-methylacetamide (NMAA), N-dimethylacetamide (DMA) or N Methylpyrrolidone (NMP) is preferably used. The amide-based organic solvents contain the intramolecular amide group [R 1 (CO) NR 2 R 3 ] (wherein R is H, CH 3 or -CH 2 CH 2 CH 2 -). Although the conductivity of the PEDT conductive polymer can be increased when only a single amide-based solvent is used, it is preferable that more than two amide-based organic solvents be used in combination with each other, so that a surface resistance of less than 1 kΩ / m 2 and a light transmittance of more than 95%. The mixing ratio of the solvents may be suitably selected, and is preferably 2: 1.
Als aprotische, sehr dipolare Lösungsmittel (AHD-Lösungsmittel) können Dimethylsulfoxid (DMSO) oder Propylencarbonat (Propylencarbonat) verwendet werden. Das aprotische, sehr dipolare Lösungsmittel (AHD-Lösungsmittel) und das Lösungsmittel auf der Basis eines Amids werden bevorzugt getrennt voneinander verwendet. Es ist nicht bevorzugt, dass ein Gemisch verwendet wird, da ein Gemisch die Leitfähigkeit nur geringfügig erhöhen würde und eine hohe Lichtdurchlässigkeit und eine gute Flüssigkeitsstabilität über einen langen Zeitraum hinweg nicht erreicht werden könnten.As aprotic, very dipolar solvents (AHD solvent), dimethyl sulfoxide (DMSO) or propylene carbonate (propylene carbonate) can be used. The aprotic, very dipolar solvent (AHD solvent) and the amide-based solvent are preferably used separately from each other. It is not preferred that a mixture be used, as a mixture only has the conductivity would increase slightly and high light transmission and good liquid stability over a long period of time could not be achieved.
Es ist möglich, dass ein hoher Anstieg der Leitfähigkeit nicht erreicht werden kann, wenn nur das aprotische, sehr dipolare Lösungsmittel (AHD-Lösungsmittel) verwendet wird. Es ist bevorzugt, dass ein Dispersionsstabilisator, wie z. B. Ethylenglycol (EG), Glycerin oder Sorbit, verwendet wird, um die Leitfähigkeit zu erhöhen. Der Dispersionsstabilisator wird bevorzugt in einer Menge von 1 bis 10 Gew.% und besonders bevorzugt in einer Menge von 4 bis 10 Gew.% verwendet, bezogen auf die Menge an flüssiger Zusammensetzung mit dem leitfähigen Polymer auf der Basis von Polythiophen. Wenn die Menge weniger als 4 Gew.% beträgt, kann es sein, dass eine hohe Leitfähigkeit nicht erreicht wird. Wenn die Menge mehr als 10 Gew.% beträgt, ist aufgrund des hohen Siedepunktes eine Plastifizierung bei hoher Temperatur erforderlich, obwohl eine hohe Leitfähigkeit erhalten werden kann.It is possible that a high increase in conductivity can not be achieved if only the aprotic, very dipolar solvent (AHD solvent) is used. It is preferred that a dispersion stabilizer, such as. As ethylene glycol (EG), glycerol or sorbitol, is used to increase the conductivity. The dispersion stabilizer is preferably used in an amount of 1 to 10% by weight, and more preferably in an amount of 4 to 10% by weight, based on the amount of the liquid composition containing the polythiophene-based conductive polymer. If the amount is less than 4% by weight, high conductivity may not be achieved. When the amount is more than 10% by weight, high-temperature plasticization is required because of the high boiling point, though high conductivity can be obtained.
Das organische Lösungsmittel auf der Basis eines Amids wird in einer Menge von 1 bis 10 Gew.% verwendet, bevorzugt in einer Menge von 3 bis 7 Gew.%, und das aprotische, sehr dipolare Lösungsmittel wird in einer Menge von 1 bis 10 Gew.% verwendet, bevorzugt in einer Menge von 4 bis 8 Gew.%. Wenn die Menge unterhalb des zuvor angegebenen unteren Grenzwertes liegt, kann eine hohe Leitfähigkeit nicht erhalten werden. Wenn die Menge oberhalb des zuvor angegebenen oberen Grenzwertes liegt, kann aufgrund der Zunahme des Anteils an hochsiedendem Lösungsmittel auf der Basis eines Amids eine Plastifizierung bei hoher Temperatur erforderlich sein, obwohl eine hohe Leitfähigkeit erhalten werden kann. Eine Plastifizierung bei hoher Temperatur kann die Leitfähigkeit des leitfähigen PEDT-Polymers verringern und zu einer Verformung des Substrats führen, wenn nur ein Kunststoff ohne Glas als Substrat verwendet wird.The amide-based organic solvent is used in an amount of 1 to 10% by weight, preferably in an amount of 3 to 7% by weight, and the aprotic, very dipolar solvent is used in an amount of 1 to 10% by weight. %, preferably in an amount of 4 to 8 wt.%. If the amount is below the above lower limit, high conductivity can not be obtained. If the amount is more than the above upper limit, high-temperature plasticization may be required due to the increase in the proportion of high-boiling amide-based solvent, although high conductivity can be obtained. High temperature plasticization can reduce the conductivity of the conductive PEDT polymer and lead to deformation of the substrate when only a plastic without glass is used as the substrate.
Die Lösung des leitfähigen PEDT-Polymers, die erfindungsgemäß verwendet wird, umfasst ein wasserlösliches oder alkohollösliches Polymerharz als Bindemittel zum Verbessern der Wasserbeständigkeit, der Haftung an einem Substrat und der Haltbarkeit. Es ist bevorzugt, dass ein Harz in Form einer wässrigen Lösung verwendet wird, da die Lösung des leitfähigen PEDT-Polymers eine wässrige Dispersion ist. Die Wasserbeständigkeit kann jedoch schlecht sein, da die Lösung des leitfähigen PEDT-Polymers selbst eine wässrige Dispersion ist und die SO3 –-Gruppen in der Lösung leicht Wasser binden, und weil ein Bindemittel in Form einer wässrigen Lösung verwendet wird, um die Hafteigenschaften zu verbessern. Deshalb wird entsprechend der vorliegenden Erfindung ein Melaminharz als wesentlicher Bestandteil verwendet, so dass eine hervorragende Wasserbeständigkeit gewährleistet wird. Dieses Melaminharz verbessert die Wasserbeständigkeit und die elektrischen Eigenschaften über einen langen Zeitraum hinweg, da die NH+-Gruppe in dem Melaminharz die SO3 –-Gruppe in der wässrigen Lösung des leitfähigen Polymers auf der Basis von Polythiophen (Baytron® P) bindet, wodurch verhindert wird, dass die SO3 –-Gruppe Wasser bindet.The solution of the conductive PEDT polymer used in the present invention comprises a water-soluble or alcohol-soluble polymer resin as a binder for improving water resistance, adhesion to a substrate, and durability. It is preferable that a resin is used in the form of an aqueous solution because the solution of the conductive PEDT polymer is an aqueous dispersion. However, the water resistance may be poor because the solution of the conductive PEDT polymer itself is an aqueous dispersion and the SO 3 - groups in the solution easily bind water, and because a binder in the form of an aqueous solution is used to enhance the adhesive properties improve. Therefore, according to the present invention, a melamine resin is used as an essential component, so that excellent water resistance is ensured. This melamine resin improves water resistance and electrical properties over a long period of time, since the NH + group in the melamine resin, the SO 3 - group in the aqueous solution of the conductive polymer (Baytron ® P) binds on the basis of polythiophene, thereby prevents the SO 3 - group from binding with water.
Das Melaminharz wird in einer Menge von 1 bis 10 Gew.% verwendet, bevorzugt in einer Menge von 1 bis 8 Gew.%. Wenn die Menge weniger als 1 Gew.% beträgt, kann die Wasserbeständigkeit der leitfähigen Membran schlecht sein. Wenn die Menge mehr als 10 Gew.% beträgt, kann es vorkommen, dass die Leitfähigkeit nicht ausreichend erhöht werden kann, obwohl die Wasserbeständigkeit deutlich verbessert werden kann.The melamine resin is used in an amount of 1 to 10% by weight, preferably in an amount of 1 to 8% by weight. If the amount is less than 1% by weight, the water resistance of the conductive membrane may be poor. If the amount is more than 10% by weight, it may happen that the conductivity can not be increased sufficiently, although the water resistance can be remarkably improved.
Das Bindemittel, das die Haftung an dem transparenten Substrat und die Haltbarkeit verbessert, kann aus einem Polyester, einem Polyurethanharz und einem Alkoxysilan ausgewählt werden. Die zuvor genannten Bindemittel können in Kombination miteinander verwendet werden, wodurch die Haftung weiterhin verbessert werden kann. Es ist bevorzugt, dass ein Polyesterharz verwendet wird, um die Haftung an dem Substrat zu verbessern, wenn ein Polyethylenterephthalatfilm beschichtet wird.The binder which improves the adhesion to the transparent substrate and the durability can be selected from a polyester, a polyurethane resin and an alkoxysilane. The aforementioned binders can be used in combination with each other, whereby the adhesion can be further improved. It is preferable that a polyester resin is used to improve the adhesion to the substrate when a polyethylene terephthalate film is coated.
Das Bindemittel kann in einer Menge von 0,1 bis 5 Gew.% verwendet werden, und es wird bevorzugt in einer Menge von 0,5 bis 4 Gew.% verwendet. Wenn die Menge weniger als 0,1 Gew.% beträgt, können die Haftung an dem Substrat und die Haltbarkeit der leitfähigen Membran unzureichend sein. Wenn die Menge mehr als 5 Gew.% beträgt, kann es vorkommen, dass die Leitfähigkeit nicht ausreichend erhöht werden kann.The binder may be used in an amount of 0.1 to 5% by weight, and it is preferably used in an amount of 0.5 to 4% by weight. If the amount is less than 0.1% by weight, the adhesion to the substrate and the durability of the conductive membrane may be insufficient. If the amount is more than 5% by weight, it may happen that the conductivity can not be sufficiently increased.
Ein Additiv zum Verringern der Viskosität und zum Verbessern der Gleiteigenschaften kann zusätzlich in einer Menge von 0,05 bis 5 Gew.% zugegeben werden, um ein Blocken der beschichteten Oberfläche zu verhindern (d. h., um die Gleiteigenschaften zu verbessern).In addition, an additive for lowering the viscosity and improving the sliding properties may be added in an amount of 0.05 to 5% by weight to prevent blocking of the coated surface (i.e., to improve the sliding properties).
Die flüssige Zusammensetzung mit dem leitfähigen Polythiophenpolymer mit einer hohen Leitfähigkeit, einer hohen Lichtdurchlässigkeit, einer guten Wasserbeständigkeit und einer guten Haltbarkeit kann unter Anwendung eines bekannten Verfahrens hergestellt werden. Die Verfahren, die angewandt werden können, können in zwei Gruppen unterteilt werden: ein Verfahren umfasst die Verwendung eines Amid-Lösungsmittels und eines Melaminharzes, ohne dass ein zusätzliches Dotierungsmittel verwendet wird; und ein anderes Verfahren umfasst die Verwendung eines aprotischen, sehr dipolaren Lösungsmittels (AHD-Lösungsmittels) und eines Melaminharzes, ohne dass ein zusätzliches Dotierungsmittel verwendet wird.The liquid composition having the conductive polythiophene polymer having a high conductivity, a high light transmittance, a good water resistance and a good durability can be prepared by using a known method. The methods that can be used can be divided into two groups: one method involves the use of an amide solvent and a melamine resin without using an additional dopant; and another method involves the use of an aprotic, very dipolar solvent (AHD solvent) and a melamine resin without the use of an additional dopant.
Die auf diese Weise hergestellte flüssige Zusammensetzung kann auf der Glasoberfläche einer Braunschen Röhre (TV, Computer) oder auf einem transparenten Substrat aus einem Polypropylen-Casting-Film (CPP-Film), einem Polyethylenterephthalat-Film (PET-Film) oder einem Polycarbonat-Panel oder Acrylharz-Panel aufgebracht werden. Diese Anordnung wird dann etwa 1 bis 10 Minuten lang in einem Ofen (100 bis 145°C) getrocknet, wobei eine Polythiophen-Polymermembran mit einer hohen Lichtdurchlässigkeit und Leitfähigkeit erhalten wird, die zum Abschirmen von elektromagnetischer Strahlung oder bei der Herstellung von Elektroden verwendet werden kann. Der Beschichtungsprozess kann ein Stabbeschichtungsverfahren, ein Walzenbeschichtungsverfahren, ein Vorhangbeschichtungsverfahren, ein Eintauchbeschichtungsverfahren oder ein Schleuderbeschichtungsverfahren sein. Die Dicke der aufgebrachten Schicht beträgt weniger als 5 μm.The liquid composition produced in this way can be applied on the glass surface of a Braun tube (TV, computer) or on a transparent substrate made of a polypropylene casting film (CPP film), a polyethylene terephthalate film (PET film) or a polycarbonate film. Panel or acrylic resin panel are applied. This assembly is then dried in an oven (100 to 145 ° C) for about 1 to 10 minutes to obtain a polythiophene polymer membrane having high light transmittance and conductivity, which are used to shield electromagnetic radiation or to produce electrodes can. The coating process may be a bar coating method, a roll coating method, a curtain coating method, a dip coating method or a spin coating method. The thickness of the applied layer is less than 5 microns.
Die auf diese Weise hergestellte antistatische Polymermembran erfüllt die TCO-Standards bezüglich der Abschirmung von elektromagnetischer Strahlung und kann als transparenter Elektrodenfilm, wie z. B. als oberer oder unterer Elektrodenfilm für ein Touch Panel oder als Film für eine anorganische EL-Elektrode, verwendet werden; bei diesen Anwendungen werden eine hohe Leitfähigkeit, eine gute Lichtdurchlässigkeit, eine gute Wasserbeständigkeit und eine gute Haltbarkeit gefordert.The thus prepared antistatic polymer membrane meets the TCO standards with respect to the shielding of electromagnetic radiation and can be used as a transparent electrode film such. As an upper or lower electrode film for a touch panel or as a film for an inorganic EL electrode; These applications require high conductivity, good light transmission, good water resistance and good durability.
Industrielle AnwendbarkeitIndustrial applicability
Die Polymermembran, die, wie zuvor beschrieben wurde, unter Verwendung der erfindungsgemäßen Lösung der Zusammensetzung mit einem leitfähigen Polymer auf der Basis von Polythiophen hergestellt wurde, kann als Film für eine obere oder untere Elektrode in einem Touch Panel, als transparenter Elektrodenfilm für ein Display, wie z. B. als Film für eine anorganische EL-Elektrode, oder als Oberflächenschicht für eine Braunsche Röhre in einem TV-Gerät oder als Bildschirmschicht in einem Computermonitor zum Abschirmen von elektromagnetischer Strahlung, wo eine Leitfähigkeit von weniger als 1 kΩ/m2, eine Lichtdurchlässigkeit von mehr als 95%, eine gute Wasserbeständigkeit und gute Hafteigenschaften gefordert werden, und als Oberflächenfilm auf anderen Gläsern oder auf einer Polycarbonatacryl platte, einem Polyethylenterephthalatfilm oder einem Polypropylen-Casting-Film (CPP-Film) verwendet werden.The polymer membrane prepared as described above using the solution of the polythiophene-based conductive polymer composition of the present invention can be used as a film for an upper or lower electrode in a touch panel, as a transparent electrode film for a display, such as As a film for an inorganic EL electrode, or as a surface layer for a Braun tube in a TV set or as a screen layer in a computer monitor for shielding electromagnetic radiation, where a conductivity of less than 1 kΩ / m 2 , a light transmittance of more than 95%, good water resistance and adhesive properties are required, and used as a surface film on other glasses or on a polycarbonate acrylic plate, a polyethylene terephthalate film or a polypropylene casting film (CPP film).
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